再生醫學(30):脂肪幹細胞轉化成骨髓幹細胞幫助治療骨骼疏鬆

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再生骨質疏鬆症大多沒有明顯的症狀,有些中高齡患者,可能出現身高變矮、駝背的外觀變化,這些患者平常不會覺察到它的存在,但是只要一個輕微跌倒,或是突然過猛外力,例如彎腰搬運物品,就可能造成骨折。骨折後引發嚴重的疼痛、無法行動、可能長期殘疾,影響健康生活品質,甚至死亡。而科學家一直尋找可以發育成骨骼和軟骨的生物材料。

「彩虹老鼠」追蹤幹細胞產生骨骼的情形

美國史丹佛大學Michael Longaker教授的研究團隊利用基因工程,讓實驗老鼠體內的幹細胞染上不同顏色,變成「彩虹老鼠」來追蹤那些幹細胞會生成骨骼細胞,並且利用流產的胎兒組織中的人類胎兒骨骼證實與小鼠幹細胞有相似的遺傳特徵,而且這些細胞用分離的方法,可以在實驗室培養皿中穩定地形成新骨和軟骨的細胞。

研究團隊進一步用成人骨骼碎片研究,他們找到了標誌性的幹細胞,培養於培養皿中,細胞在一次形成了新的骨骼和軟骨。而Michael Longaker表示,細胞不會變成脂肪,肌肉或其他任何東西,這些都是真正的骨骼幹細胞。

回收再利用抽脂手術的脂肪 轉化為骨骼幹細胞

Michael Longaker把自己形容為「被困在整形外科醫生體內的幹細胞生物學家」,因為研究團隊嘗試著利用患者進行抽脂手術後的脂肪或髖關節和膝關節置換手術過程中被切除的成人骨骼碎片來進行幹細胞的生物研究。抽脂手術中的多功能細胞會轉變為多能性幹細胞,或被誘導為能轉變成脂肪、骨骼或肌肉的細胞。這一過程要比從皮膚細胞提取幹細胞更為容易。

為了找到可穩定量產骨骼幹細胞的方法,研究團隊培養了從脂肪血管內的幹細胞分離出來,加上骨骼生長因子蛋白一起培養在培養皿中的骨骼幹細胞。Michael Longake表示,每年約有50萬美國公民進行抽脂手術,被抽出的脂肪被當作醫療廢棄物,但它們也可被回收再利用成為製造骨骼幹細胞材料。雖然實際應用還需要幾年的時間,但他設想這些細胞可以用來替代受損的骨骼和關節組織,或治療骨質疏鬆症等退行性骨骼疾病。

參考文章:Identification of the Human Skeletal Stem Cell

Skeletal stem cells found in humans for first time, promising new treatments for fractures and osteoporosis

期刊小檔案:《細胞》《cell》為1974 年由Benjamin Lewin(Genes的作者)創立,30多年來,頂尖的國際研究人員依靠Cell發表了高影響力的論文,這些論文已經成為當代生命科學研究的基礎。《細胞》的內容,包括在分子生物學,生物化學,癌症研究,細胞生物學,發育生物學,遺傳學,免疫學,微生物學,神經生物學,植物生物學,結構生物學和病毒學等領域具有特殊意義的原創研究論文。並刊登過許多重大的生命科學研究進展,與《自然》和《科學》並列,是全世界最權威的學術雜誌之一。

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文/黃聖筑  圖/許嘉真